Wärmeübertragung durch solare Strahlung
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In der energetische Bilanzierung wird die kurzwellige solare Strahlung und die langwellige Wärmestrahlung relativ pauschal berücksichtigt.
Die Strahlungsgewinne kurzwelliger Solarstrahlung über transparente Flächen wird monatlich/jährlich als Gewinn bilanziert. Für opake Bauteile gibt es ein Monatsbilanzverfahren, welches Gewinne und Verluste überschlägig bilanzieren soll.
Wärmequellen durch solare Einstrahlung durch transparente Flächen
- Symbol: QS
Für Berechnungen nach EnEV (DIN 4108-6) ist folgende Berechnungsmethode für jeden Monat vorgesehen:
- QS = 0,024 * ΦS * t
- t ist die Anzahl der Tage des Monats
- ΦS = I * FF * FS * Fc * g * A
- I ist die solare mittlere Strahlungsintensität (des jeweiligen Monats)
- FF ist der Abminderungsfaktor für den Rahmenanteil
- FS ist der Abminderungsfaktor für Verschattung (nach Tabelle D.3 pauschal 0,9)
- Fc ist der Abminderungsfaktor für Sonnenschutzvorrichtungen (nach Tabelle D.3 pauschal 1,0)
- g = Fw * g⊥
- Fw ist der Abminderungsfaktor infolge nicht senkrechter Einstrahlung (nach Tabelle D.3 pauschal 0,9)
- g⊥ ist der Gesamtenergiedurchlassgrad nach DIN EN 410
Solare Wärmeeinträge über opake Bauteile
Wärmeströme über opake Bauteile sind in geringem Maße von Solarstrahlung (kurzwellige Strahlung) und Wärmestrahlung (langwellige Strahlung) abhängig. Um diese Effekte in der Bilanz korrekt berücksichtigen zu können, müssten die Strahlungsmengen mind. stündlich berechnet werden.
Für die Bilanzierung von Gebäuden ist jedoch ein ein vereinfachtes Verfahren nach DIN V 4108-6 | DIN V 18599-2 (Nr. 6.4.2) ausreichend:
- Wärmequelle [math]\displaystyle{ \dot Q_{S,opak} = R_{se} \cdot U \cdot A \cdot (\alpha \cdot I_S - F_f \cdot h_r \cdot \Delta \theta_{er}) \cdot t }[/math]
- Wärmesenke [math]\displaystyle{ \dot Q_{S,opak} = R_{se} \cdot U \cdot A \cdot (F_f \cdot h_r \cdot \Delta \theta_{er} - \alpha \cdot I_S) \cdot t }[/math]
- Rse = Wärmeübergangswiderstand
- U = U-Wert
- A = Bauteilfläche
- α = Strahlungsabsorptionsgrad - Absorptionskoeffizient des Bauteils für Solarstrahlung
- IS = globale Sonneneinstrahlung für die Orientierung der Bauteilfläche
- Ff = Formfaktor 1 -> waagerechte Flächen und 0,5 -> senkrechte Flächen
- hr = 5 * ε = Abstrahlungskoeffizient (Wärmeübergangskoeffizient für Strahlung)
- ε = Emissionsgrad
- Δθer = mittlere Differenz zwischen der Temperatur der Umgebungsluft und der scheinbaren Temperatur des Himmels; vereinfachend kann Δθer = 10K angenommen werden.
In DIN EN ISO 52016-1 ist unter Nr. 6.6.8.2 ein gleichwertiges Verfahren beschrieben. Hier wird für hr = 4,6 * 0,9 = 4,14 und für Δθer = 11 K verwendet.
